UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA
UNAMA
Áveles de Souza Oliveira Filho
Felipe Augusto Martins Abdelnor
Larissa Monteiro Pimentel
Arquitetura de Software para um Ambiente de Redes Orientadas a Plano de
Deslocamento Contínuo como forma de Comunicação entre Comunidades Remotas e
Grandes Centros Urbanos
Belém
2011
UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA
UNAMA
Áveles de Souza Oliveira Filho
Felipe Augusto Martins Abdelnor
Larissa Monteiro Pimentel
Arquitetura de Software para um Ambiente de Redes Orientadas a Plano de
Deslocamento Contínuo como forma de Comunicação entre Comunidades Remotas e
Grandes Centros Urbanos
Trabalho de Conclusão de curso
apresentado para obtenção do grau
de
bacharel
em
Ciência
da
Computação, da Universidade da
Amazônia. Orientador: A. F. L. JACOB
JUNIOR
Belém
2011
UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA
UNAMA
Áveles de Souza Oliveira Filho
Felipe Augusto Martins Abdelnor
Larissa Monteiro Pimentel
Arquitetura de Software para um Ambiente de Redes Orientadas a Plano de
Deslocamento Contínuo como forma de Comunicação entre Comunidades Remotas e
Grandes Centros Urbanos
Trabalho de Conclusão de curso apresentado para obtenção do grau
de bacharel em Ciência da Computação, da Universidade da Amazônia.
Data da Defesa: ___/___/______
Conceito: _____________________
Banca Examinadora
_________________________________________
Membro 1
_________________________________________
Membro 2
_________________________________________
Membro 3
As pessoas que me ajudaram e me deram apoio
irrestrito em todos os momentos da minha vida.
Áveles Filho
Aos meus pais pelo apoio irrestrito em todos os
momentos da minha vida.
Felipe Abdelnor
A minha mãe amiga.
Larissa Pimentel
AGRADECIMENTOS
Agradeço aos meus pais, Áveles e Edna por absolutamente tudo. Cada um de
seus atos foi uma oportunidade que eu tive para crescer e me tornar o que sou.
Ao meu orientador Jacob Jr, meus colegas de trabalho do Ministério público e da
Embrapa, meus amigos de classe, meus professores e a todos que me ajudaram pelas
orientações precisas em todos os momentos solicitados.
Áveles Filho
AGRADECIMENTOS
Agradeço aos meus pais, Antonio e Sandra por absolutamente tudo. Cada um de
seus atos foi uma oportunidade que eu tive para crescer e me tornar o que sou. Aos meus
familiares que sempre me deram força pra continuar.
A Tainá Neri por todo o apoio e dedicação durante todos os quatro anos do curso, os
quais foram de grande importância durante os momentos difíceis.
Ao meu orientador Jacob Jr, pelas orientações precisas em todos os momentos
solicitados, pela sua dedicação e pela verdadeira vontade de desenvolver este trabalho,
assim possibilitando este trabalho.
Felipe Abdelnor
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus pelas bênçãos concedidas. A minha mãe, Rúbia, pelo provimento
intelectual e emocional durante toda a minha vida e os conselhos preciosos durante os
momentos de dificuldade.
Aos excelentíssimos professores que tivemos durante o curso, pelo conhecimento
repassado. Um agradecimento especial ao professor Mauro Margalho que mostrou-se, além
de tudo, amigo. Ao professor orientador Jacob um imenso “obrigada” pela paciência e
atenção com o nosso trabalho.
Larissa Pimentel
"As raízes do estudo são amargas,
mas seus frutos são doces."
(Aristóteles).
ݱ²º»®·³±- ± °®»-»²¬» ½»®¬·º·½¿¼± °¿®¿ ¿ ßÐÎÛÍÛÒÌßY]Ñ ÜÛ ÐLÍÌÛÎ ¼± ¿®¬·¹± ·²¬·¬«´¿¼±
þÜ×Ê×ÍÑÎóÝÑÜÐÑÒæ ßÎÏË×ÌÛÌËÎß ÜÛ ÍÑÚÌÉßÎÛ ÐßÎß ËÓ ßÓÞ×ÛÒÌÛ ÜÛ ÎÛÜÛÍ
ÑÎ×ÛÒÌßÜßÍ ß ÐÔßÒÑ ÜÛ ÜÛÍÔÑÝßÓÛÒÌÑ ÝÑÒÌSÒËÑ ÝÑÓÑ ÚÑÎÓß ÜÛ
ÝÑÓËÒ×ÝßY]Ñ ÛÒÌÎÛ ÝÑÓËÒ×ÜßÜÛÍ ÎÛÓÑÌßÍ Û ÙÎÛÛÍ ÝÛÒÌÎÑÍ ËÎÞßÒÑÍþô ¼»
ÔßÎ×ÍÍß Ð×ÓÛÒÌÛÔô _ÊÛÔÛÍ Ú×ÔØÑô ÚÛÔ×ÐÛ ßÞÜÛÔÒÑÎô ßÒÌLÒ×Ñ ÖßÝÑÞ ÖÎò »
ÓßËÎÑ ÝÑËÌ×ÒØÑô -»²¼± ¿«¬±® » ½±ó¿«¬±®ø»-÷ ®»-°»½¬·ª¿³»²¬»ô ¯«» º±· ¿°®»-»²¬¿¼± ²± ×È
ÛÒßÝÑÓÐ ó ÛÒÝÑÒÌÎÑ ßÒËßÔ ÜÛ ÝÑÓÐËÌßY]Ñô ®»¿´·¦¿¼± °»´± ½«®-± ¼» Ý·6²½·¿ ¼¿
ݱ³°«¬¿9=±ô ¼¿ ˲·ª»®-·¼¿¼» Ú»¼»®¿´ ¼» Ù±·?-ô Ý¿³°«- Ý¿¬¿´=±ô ¼» îë ¿ îé ¼» ±«¬«¾®±
¼» îðïïô »³ Ý¿¬¿´=±óÙÑô °»®º¿¦»²¼± ¿ ½¿®¹¿ ¸±®?®·¿ ¼» ì ØÑÎßÍ ¼» ¿°®»-»²¬¿9=±ò
λ¹·-¬®± ²f ðððððçïêô Ô·ª®± ïô Ú±´¸¿ îî ó ÝÛÝÝßÝñËÚÙò
Divisor-CoDPON: Arquitetura de Software para um
Ambiente de Redes Orientadas a Plano de Deslocamento
Contínuo como forma de Comunicação entre Comunidades
Remotas e Grandes Centros Urbanos
Áveles de S. Oliveira Filho¹, Felipe A. M. Abdelnor¹, Larissa M. Pimentel¹, Antonio
F. L. Jacob Jr.¹, Mauro M. Coutinho¹
¹Centro de Ciências Exatas e Tecnologia, Universidade da Amazônia - UNAMA
66060-902 - Belém – PA – Brasil
{aveles.filho, felipe.abdelnor, lmplarissa}@gmail.com, {jacobjr,
margalho}@unama.br
Abstract. As a result of poor communication with the rural villages on the
edge of technological inclusion programs, projects based on Delay Tolerant
Networking and Disconnections have been proposed. This article is part of a
project called CoDPON (Continuous Displacement Plan Oriented Network)
that performs data transmission using boats that often travel in the region of
Marajó (Pará-Brazil). However, it's necessary to implement a middleware to
enable the creation of applications that use this network. This article proposes
an middleware architecture, called Divisor-CoDPON which will extract the
information encapsulated in messages that travel on CoDPON’s network and
make it accessible for any application.
Resumo. Em consequência da dificuldade de comunicação com os vilarejos
rurais à margem de programas de inclusão tecnológica, projetos baseados em
Redes Tolerantes a Atrasos e Desconexões têm sido propostos. Este artigo é
parte de um projeto denominado CoDPON (Continuous Displacement Plan
Oriented Network) que realiza transmissão de dados por meio de barcos que
frequentemente realizam viagens na região do Marajó (Pará, Brasil).
Todavia, é necessária à implementação de uma estrutura que viabilize a
criação de aplicações que utilizem esta rede. Neste cenário, este artigo propõe
uma arquitetura de software, denominada Divisor-CoDPON, a qual extrairá
as informações encapsuladas nas mensagens que trafegam na rede CoDPON
e disponibilizará em um formato acessível a qualquer aplicação.
1. Introdução
Nos países em desenvolvimento, algumas cidades geograficamente distantes dos
grandes centros urbanos ficam isoladas tanto no quesito econômico quanto no
tecnológico. No caso especial dos países que possuem territórios da Floresta
Amazônica, o baixo nível sócio econômico e as dificuldades que os órgãos municipais e
federais têm em oferecer serviços (e.g. emissão de documentos, marcação de consultas,
dentre outros) a pequenas vilas ribeirinhas são acentuados, uma vez que a implantação
de uma infraestrutura de comunicação possui um custo muito elevado e essas regiões
apresentam um baixo apelo político, ocasionado pela baixa renda e densidade
populacional.
Visando resolver o problema do isolamento tecnológico desses lugares,
Coutinho (2009) propõe a criação de um modelo a um custo acessível inspirado nas
Redes Tolerantes a Atrasos e Desconexões (Delay and Disruption Tolerant Netwoks –
DTN), tendo como objeto de estudo o arquipélago do Marajó no Estado do Pará. O
modelo criado, denominado de CoDPON (Continuous Displacement Plan Oriented
Network), visa atender os vilarejos isolados geograficamente por meio da utilização de
barcos que fazem viagens frequentes da capital à diversas cidades como meio de
transporte dos dados, possibilitando a conectividade dessas regiões a baixo custo.
Neste contexto, para utilização plena deste meio de comunicação e dos seus
benefícios, surge a necessidade de criação de uma arquitetura que administre o diálogo
entre a estrutura de rede CoDPON e as possíveis aplicações que a utilizarão.
Objetivando atender esta necessidade, este artigo propõe a arquitetura de software,
denominada Divisor-CoDPON, como forma de gerenciamento da comunicação das
aplicações tanto do lado das regiões isoladas quanto dos grandes centros urbanos.
Primeiramente, são apresentados os trabalhos correlatos a este projeto. Em
seguida, são destacadas algumas informações sobre o funcionamento do modelo
CoDPON. Na seção 4, é detalhada a arquitetura proposta nesse trabalho, sendo por fim
apresentadas as propostas de trabalhos futuros.
2. Trabalhos Correlatos
Bernardine, Oliveira e Oliveira (2007) propõem a utilização de DTN para viabilização
do "Programa Nacional de Telessaúde" a localidades de difícil instalação de
infraestrutura de redes. Como meio de comunicação e transmissão de dados entre os nós
do sistema são utilizados os veículos do Programa de Saúde da Família (PSF). O estudo
deste modelo mostrou possível a efetuação de consultas entre comunidades distantes e a
capital com um custo baixo. Tal proposta apresenta objetivos semelhantes ao CoDPON
e ainda ressalta a necessidade da criação de certos aplicativos para o bem-estar destas
regiões menos favorecidas, porém não apresenta detalhes de como devem ser
constituídas as aplicações, isto é, como serão realizadas a nível de software as trocas de
mensagens e a gerência destas.
Outra proposta na mesma linha é a KioskNet [Guo et al. 2006]. O motivador
para implementação deste projeto foi a constante falha do serviço de internet, devido ao
precário fornecimento de energia ou problemas de conexão. Como forma de resolução
foi adotado o modelo de rede, o qual fazia uso de ônibus como mulas de dados para
interligar gateways de internet a quiosques rurais, a fim de prover serviços à população
como consultas médicas, certificados, documentos, dentre outros.
Outro projeto de destaque é o Wizzy Digital Courier [Rabagliati 2004], o qual
atende seis escolas públicas na África do Sul. Algumas escolas de regiões próximas
contam com conexão com a Internet somente durante a noite por conta da conexão
discada ter um valor fixo de conexão neste período. Neste caso, qualquer solicitação
feita durante o dia é arquivada, o download é realizado a noite e, na manhã seguinte, as
respostas estão disponíveis no servidor local da escola. No caso das escolas que não
possuem conexão discada, a solução adotada foi arquivar todas as solicitações e utilizar
um pen drive para transportá-las por bicicleta às escolas anteriormente citadas.
Tanto o KiskNet quanto o Wizzy Digital Courier apresentam modelos de
comunicação que buscam prover a acesso a internet. O trabalho que está sendo proposto
neste artigo tem como objetivo apresentar uma arquitetura que possa ser utilizada para
diversos fins, inclusive a internet.
3. Modelo CoDPON
De face com a dificuldade de comunicação em redes de dados com alguns vilarejos que
ficam à margem dos projetos de implementação tecnológica do governo, Coutinho,
Santos e Matos (2009) propuseram a criação de um modelo de rede tolerante a atrasos
inspirada em características das DTNs.
Dentre as características que incentivaram a utilização de DTN pode-se destacar
a possibilidade de envio de dados mesmo diante da indisponibilidade temporária do nó
destino e uso das formas de contato previsível e oportunista.
Utilizando como cenário o arquipélago do Marajó (Pará, Brasil), a proposta foi
de equipar alguns dos barcos que realizam viagens constantes para essa região com um
módulo básico de transmissão de dados chamado KED (Kit Embarcado de
Deslocamento). Basicamente, um KED contém um microcomputador com disco de
estado sólido SSD para garantir o armazenamento persistente e maior robustez, uma
distribuição aplicada de um sistema operacional aberto e uma rede sem fio ajustada para
comunicação em modo ad hoc, composta por rádio transmissor e antena omnidirecional,
conforme Figura 1. Com exceção da antena, o KED é acomodado em uma caixa
hermética que o protege das variações climáticas comuns na região amazônica
[Coutinho, Santos e Matos, 2009].
Figura 1. Kit Embarcado de Deslocamento. Fonte: [Coutinho, Santos e Matos, 2009]
Sempre que houver um nó ancorado em um porto específico, será estabelecida
uma conexão com a base desse porto, chamada peerBS (peer Base Station), para
transmissão e recebimento das mensagens.
Toda região de uma rede CoDPON possui um peerBS de referência chamado
peerBSMatriz. No cenário apresentado na figura 2, o peerBSMatriz é Belém. A partir
dele é mantida uma tabela com a distância relativa (em saltos ou quilômetros) em
relação aos demais peerBS da rede. Isso é importante uma vez que alguns peerBS
podem ter infraestrutura de comunicação que encurte o caminho.
Figura 2. Arquipélago do Marajó. Fonte: [Coutinho, Santos e Matos, 2009]
A estrutura de dados utilizada na comunicação entre os nós é denominada
DACT (Dados de Aplicação CoDPON em Trânsito). Conforme mostra a Figura 3, a
DACT é dividida em cabeçalho e mensagem. O cabeçalho contém informações como o
IP, a origem e o destino das informações, representados por pbsOrigem e pbsDestino (o
código CoDPON de identificação das bases) e o código da aplicação que está enviando
o pacote.
Figura 3. Esquema da DACT.
Ao conectar com a peerBS, o nó recebe um pacote contendo várias DACTs e
realiza uma atualização do plano de deslocamento do nó, o qual contém a rota a ser
percorrida entre a origem e o destino.
Conforme exemplificado na Figura 4, caso um nó esteja navegando dentro da
área de cobertura de outro nó, ambos irão interagir para verificar a possibilidade de
agilizar a entrega dos dados no porto de destino de cada aplicação. Isto é realizado por
meio de um sistema cliente-servidor operando no KED acoplado no interior dos nós.
Figura 4. Infraestrutura de comunicação. Adaptado de [Coutinho, Santos e Matos, 2009]
Através deste modelo de rede, é possível conectar regiões distantes por meio das
malhas hidro fluviais, fazendo uso dos barcos, facilitando a implantação de aplicações
que auxiliem a comunicação entre estas regiões e os grandes centros. Maiores detalhes
sobre os testes realizados nessa rede podem ser encontrados em [Coutinho et al. 2011].
Apesar deste grande avanço, é necessária uma arquitetura intermediária que
gerencie as mensagens encapsuladas nas DACTs e direcione as diversas aplicações que
utilizem essa modelo de rede. Tal arquitetura é apresentada a seguir.
4. Arquitetura Divisor-CoDPON
Com o objetivo de permitir o atendimento de diversas aplicações simultaneamente
através da estrutura de comunicação do modelo CoDPON e visando a escalabilidade
deste sistema, torna-se necessária a criação de uma arquitetura que intermedeie esta
comunicação (aplicações e CoDPON), isto é, um Middleware [RNP 2006].
Para alcançar este objetivo a arquitetura, denominada Divisor-CoDPON, deve
extrair as informações contidas nas DACTS, montar novas mensagens e entregá-las à
aplicação de destino. Além disso, esta arquitetura deve gerenciar as mensagens de forma
que não sejam enviadas repetidamente para uma aplicação e para que aplicações
diferentes não recebam mensagens que não lhe são úteis.
Visando atender todas estas características, a arquitetura Divisor-CoDPON foi
criada. A Figura 5 apresenta o diagrama UML da arquitetura e as tarefas executadas até
o Envio/Recebimento para cada aplicação. Primeiramente, a arquitetura recebe como
entrada pacotes contendo múltiplas DACTs da rede CoDPON. Estes pacotes são
recebidos pelo módulo de Extração/Envio, cuja responsabilidade é extrair as DACTs e
enviá-las ao módulo de Segmentação, o qual fará a divisão de acordo com a aplicação.
Figura 5. Diagrama de Representação da Interação CoDPON x Arquitetura x Aplicações.
Para que a operação de Segmentação seja realizada é necessária a criação de
uma base de dados que contenha informações de todas as aplicações cadastradas no
Divisor-CoDPON, tais como: nome, código único, ip, diretório de armazenamento de
arquivos. A Figura 6 apresenta maiores detalhes dessa base de dados.
Figura 6. Diagrama de Representação da base de dados do Divisor-CoDPON.
Após a identificação por meio do código único da aplicação, é feito um
agrupamento das DACTs em pacotes (formatados em um arquivo .XML), os quais são
direcionados para o módulo de Validação.
Por sua vez, este módulo verifica, por meio de consultas a base de dados (log),
se uma mensagem é repetida, isto é, se já foi recebida e enviada à aplicação de destino.
Em caso positivo, a mensagem é imediatamente descartada.
Ao final da Validação, os pacotes criados são encaminhados para o módulo de
Envio/Recebimento. Este módulo identifica o caminho para cada mensagem (ip,
diretório) e, a partir destas informações, efetua o Envio dos pacotes montados à
aplicação. Ao receber uma indicação que os pacotes foram recebidos com sucesso, as
mensagens enviadas são armazenadas no log.
No caso do fluxo contrário, isto é, quando uma aplicação envia informações de
volta para a rede CoDPON, a arquitetura deve padronizar as mensagens para o
encaminhamento na rede. Para que isto ocorra, em primeira instância, as mensagens são
tratadas pelo módulo de Envio/Recebimento, que as direciona para o módulo
Empacotador e registra o seu recebimento no log.
Por fim, o Empacotador encapsula as mensagens de acordo com a estrutura de
uma DACT e encaminha para o módulo de Extração/Envio para que seja efetuado o
direcionamento das DACTs através da rede CODPON.
5. Trabalhos Futuros
A estruturação da Divisor-CoDPON da maneira como foi proposta viabiliza tanto a
utilização e encaminhamento das mensagens para diversas aplicações como, também, a
implementação destas aplicações para qualquer plataforma ou linguagem. Isto
possibilita a criação de um grande leque de aplicações para o ambiente da rede
CoDPON.
Dentre as possibilidades de aplicações a serem utilizadas, pretende-se realizar o
desenvolvimento de uma aplicação voltada a área da telemedicina que auxilie o
tratamento de pacientes à distância e disponibilize serviços como emissão de relatórios
para segunda opinião médica, marcação de consultas, exames e solicitação de leitos sem
que o paciente tenha que enfrentar as dificuldades de locomoção para resolver os
embargos burocráticos destas atividades.
Referências
Bernardine, M., Oliveira, A. M. B. and Oliveira, L. R. (2007) "Implantação do Projeto
Nacional de Telessaúde Utilizando Redes Tolerantes a Atrasos e Desconexões". In:
IV Congresso do Conselho Brasileiro de Telemedicina e Saúde, Fortaleza.
Boulanger, B. et al. (2001) "Telemedicine: A Solution to the Followup of Rural Trauma
Patients?" Journal of the American College of Surgeons, v. 192, n. 4.
Coutinho et al. (2011) “Work in Progress: A new proposal of data mule network
focused on Amazon riverine population”. In: ExtremeCom, Manaus.
Coutinho, M. M., Santos, I. M. dos and Matos, M. (2009) "Desenvolvimento de um
Simulador para Redes Orientadas a Plano de Deslocamento Contínuo (CoDPONSIM)". Revista Traços (UNAMA), v. 11, p. 83-92.
Guo, F. et al. (2006) "Very Low-Cost Internet Access Using KioskNet" ACM
SIGCOMM Computer Communication Review, v. 37, n. 5, p. 95-100.
Oliveira, C. et al. (2007) “Redes Tolerantes a Atrasos e Desconexões”. In: SBRC –
Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores, Belém.
Rabagliati, A. (2004) “Wizzy Digital Courier: The Big Issue”, http://wizzy.org.za/article
/articleview/18/1/3, April.
RNP – Rede Nacional de Ensino e Pesquisa. (2006) “O que é middleware”,
http://www.rnp.br/ noticias/2006/not-060926.html, September.
Aplicação de Telemedicina para Segunda Opinião Médica
entre Comunidades Remotas e Grandes Centros Urbanos
Utilizando uma Estrutura de Redes Orientadas a Plano de
Deslocamento Contínuo
Áveles de S. Oliveira Filho¹, Felipe A. M. Abdelnor¹, Larissa M. Pimentel¹, Antonio F.
L. Jacob Jr.¹, Mauro M. Coutinho¹
¹Centro de Ciências Exatas e Tecnologia, Universidade da Amazônia - UNAMA
66060-902 - Belém – PA – Brasil
{aveles.filho, felipe.abdelnor, lmplarissa}@gmail.com, {jacobjr,
margalho}@unama.br
Abstract. This article discusses the implementation of a software in telemedicine's
field using CoDPON (network architecture inspired by NTDs), which aims to
provide basic services to the riverside towns of the Amazon region, which are
technologically isolated. This application will be used as a case study of a
recently implemented middleware architecture for this network model, which was
structured in a way that applications created in isolated communities could send
information to be accessed via Web in large cities
Resumo. Este artigo discute a implementação de um software na área da
telemedicina utilizando redes CoDPON (arquitetura de rede inspirada em DTNs)
que visa oferecer serviços básicos à cidades ribeirinhas da região amazônica, as
quais são isoladas tecnologicamente. Tal aplicação será utilizada como estudo de
caso de uma arquitetura middleware recentemente implementada para o modelo
de rede, a qual foi estruturada de modo que as aplicações criadas nas
comunidades isoladas possam enviar informações a serem acessadas nas grandes
cidades via Web.
1. Introdução
Nos países em desenvolvimento, algumas cidades geograficamente distantes dos grandes
centros urbanos ficam isoladas tanto no quesito econômico quanto no tecnológico. No caso
especial dos países que possuem territórios da Floresta Amazônica, o baixo nível sócio
econômico e as dificuldades que os órgãos municipais e federais têm em oferecer serviços
(emissão de documentos, marcação de consultas, exames médicos simples) a pequenas
vilas ribeirinhas é acentuado pelo alto custo de implementação de redes convencionais.
Visando resolver o problema do isolamento tecnológico destes lugares, Coutinho
(2009) propõe a criação de um modelo a um custo acessível inspirado nas Redes Tolerantes
a Atrasos e Desconexões (Delay and Disruption Tolerant Netwoks – DTN), tendo como
objeto de estudo o arquipélago do Marajó no Estado do Pará. O modelo criado, chamado
CoDPON (Continuous Displacement Plan Oriented Network), visa atender os vilarejos
isolados geograficamente utilizando barcos que fazem viagens frequentes da capital para
diversas cidades como meio de transporte dos dados, o que possibilita a conectividade da
região a baixo custo.
Neste contexto, para utilização plena deste meio de comunicação e dos seus
benefícios, surgiu a necessidade da criação de uma arquitetura que administrasse o diálogo
entre a estrutura de rede CoDPON e as possíveis aplicações a serem desenvolvidas neste
ambiente, ou seja, um middleware [RNP 2006], o qual foi nomeado Divisor-CoDPON e
será melhor discutido na Seção 3.
A partir do desenvolvimento deste middleware é possível a implementação de
diversas aplicações sem a necessidade de conhecer o funcionamento detalhado da rede.
Estes embargos são todos de responsabilidade e tratamento do Divisor-CoDPON. Tal fato é
essencial para estimular a criação de um grande leque de aplicações benéficas às
populações atendidas pela rede.
Com o objetivo de avaliar o desempenho desta arquitetura e estudar o seu
funcionamento, este artigo propõe a criação de uma aplicação voltada à área de
telemedicina. Tal aplicação visa atender a população fornecendo serviços como segunda
opinião médica, reserva de leitos, marcação de exames, entre outros. Tais recursos serão
melhor discutidos na Seção 4.
2. Trabalhos Correlatos
Bernardine, Oliveira e Oliveira (2007) propõem a utilização de DTN para viabilização do
"Programa Nacional de Telessaúde"1 a localidades de difícil instalação de infraestrutura de
redes. Como meio de comunicação e transmissão de dados entre os nós do sistema são
utilizados os veículos do Programa de Saúde da Família (PSF). O estudo deste modelo
mostrou possível a efetuação de consultas entre comunidades distantes e a capital com um
custo baixo. Tal proposta apresenta objetivos semelhantes ao CoDPON e ainda ressalta a
necessidade da criação de certos aplicativos para o bem-estar destas regiões menos
favorecidas, porém não apresenta detalhes de como devem ser constituídas as aplicações,
isto é, como serão realizadas a nível de software as trocas de mensagens e a gerência destas.
1
http://www.telessaudebrasil.org.br
Medeiros e Salles (2009) discutem a importância das DTNs em cenários de
operações militares. Em consequência da característica topológica destes cenários, uma
rede convencional não é capaz de suprir a necessidade de troca de dados entre os nós, isto
é, o envio de mensagens às bases militares que encontram-se fora do alcance da rede de
computadores do centro de comunicações da brigada. Neste caso, esse trabalho realizou a
implementação de DTNs para estabelecer esse tipo de comunicação.
Farahmand et Al. (2008) propõem a Vehicular Wireless Burst Switching (VWBS),
que tem o objetivo de prover internet a baixo custo à regiões isoladas tecnologicamente ou
com cenário emergencial através de veículos que fazem a comunicação entre redes
conectadas à internet e transportam os dados até os access points das regiões.
Tais trabalhos anteriormente citados mostram que a implementação de DTNs para
prover conexão a ambientes de difícil acesso ou de baixo poder econômico está tornando-se
bastante difundida atualmente. Porém, em nenhum destes foi sugerida uma arquitetura que
facilite a implementação de aplicações, tampouco um estudo de caso voltado a este tipo de
rede. Neste artigo, propõe-se o estudo de caso de uma aplicação em telemedicina utilizando
um modelo de redes inspirado em DTNs, o qual recebeu a implementação de uma
arquitetura para intermediar a comunicação entre aplicações e rede.
3. Arquitetura CoDPON
Como citado anteriormente, para que fosse possível a oferta de serviços básicos à
populações tecnologicamente isoladas, foi criada uma arquitetura de rede que utiliza os
barcos que viajam com uma certa freqüência à região como nós móveis para comunicação
entre clientes-servidores (conforme exemplificado na Figura 1). Baseado no funcionamento
das DTNs, o modelo provê a possibilidade de envio de dados mesmo diante da
indisponibilidade de um nó, o que é ideal no cenário em questão.
Figura 1. Infraestrutura de Comunicação CoDPON
Cada barco contém um KED (Kit Embarcado de Deslocamento) equipado com
disco de armazenamento persistente, uma distribuição aplicada de um sistema operacional
aberto e uma rede sem fio ajustada para comunicação em modo ad hoc, composta por rádio
transmissor e antena omnidirecional. [Coutinho, Santos e Matos, 2009].
Sempre que houver um nó ancorado em um porto específico, será estabelecida uma
conexão com a base desse porto, chamada peerBS (peer Base Station), para transmissão e
recebimento das mensagens.
A estrutura de dados utilizada na comunicação entre os nós é denominada DACT
(Dados de Aplicação CoDPON em Trânsito). A Figura 2 ilustra a DACT, dividida em
cabeçalho e mensagem. O cabeçalho contém IP, a origem e o destino das informações,
representados por pbsOrigem e pbsDestino (o código CoDPON de identificação das bases)
e o código da aplicação que está enviando os dados.
Figura 2. Esquema DACT (Fonte: Oliveira Filho et Al. 2011)
Se o nó móvel (barco) conectar-se a alguma peerBS, este recebe um pacote
contendo várias DACTs e uma atualização do plano de deslocamento do nó é realizada. Tal
atualização contém a rota a ser percorrida entre a origem e o destino. Se o nó adentrar a
área de cobertura de outro nó, ambos irão interagir e verificar a possibilidade de agilizar a
entrega dos dados no porto de destino. Esta tarefa é realizada por um sistema clienteservidor no KED de cada barco.
Porém, com o objetivo de facilitar a criação de aplicações voltadas a esta rede, foi
observada a necessidade de implementação de um middleware que pudesse atuar como
intermediador entre rede e aplicações.
Para alcançar este objetivo, a arquitetura, denominada Divisor-CoDPON deve
extrair as informações contidas nas DACTS, montar novas mensagens e entregá-las à
aplicação de destino. Além disso, esta arquitetura deve gerenciar as mensagens de forma
que não sejam enviadas repetidamente para uma aplicação e para que aplicações diferentes
não recebam mensagens que não são úteis. A figura 3 ilustra o funcionamento do DivisorCoDPON.
Figura 3. Diagrama de Representação da Interação CoDPON x Arquitetura x Aplicações.
(Fonte: Oliveira Filho et Al., 2011)
O Divisor-CoDPON é responsável pelas etapas de tratamento das mensagens
recebidas da rede CoDPON, de forma a tratá-las e distribuí-las às aplicações sem repetição
ou entrega de mensagens incorretas. O detalhamento do funcionamento desta arquitetura
pode ser visto em [Oliveira Filho et Al. 2011].
4. AM-Pétala - Aplicação em Telemedicina
As aplicações em telemedicina buscam uma forma de aproximar as pessoas da comunidade
médica, através de um software na qual se podem marcar consultas, fazer reservas de leitos
em hospitais, dentre outras funcionalidades.
A aplicação de telemedicina AM-Pétala utiliza o middleware Divisor-CoDPON
para enviar e receber informação dentro da rede CoDPON. O principal objetivo da
aplicação é melhorar a comunicação entre médico e paciente para que o sistema de saúde
possa atender de forma mais eficaz as pequenas cidades afastadas dos grandes centros
urbanos.
No caso da ilha do Marajó, a maioria das instituições de atendimento são postos de
saúde com enfermarias que tratam apenas de serviços e exames básicos. Com a utilização
de uma aplicação de telemedicina nessas localidades, o agente de saúde poderá solicitar
consultas com qualquer médico especificando sua especialidade, ou mesmo solicitar o
retorno de uma consulta. A Figura 4 mostra um exemplo da apresentação de informações
que trafegaram na rede CoDPON das regiões isoladas para a capital.
Figura 4. Exemplo
de mensagens recebidas.
Para que se esse sistema seja eficaz no atendimento é necessário manter um
histórico completo dos dados de cada paciente, como nome, CPF, sexo, data de nascimento,
localidade, etc. O prontuário médico é um documento formal onde devem ser armazenadas
todas as informações de histórico do paciente (exemplo de prontuário na figura 5).
Figura 5. Formulário de Prontuário
O sistema armazenará os prontuários dos pacientes guardando informações como
lista de sintomas, medicamentos utilizados e etc. Essas informações serão utilizadas por
uma junta de médicos nas grandes cidades.
O sistema utiliza-se do Middleware criado para levar/trazer informações para as
partes, fazendo autenticação, solicitação, confirmação, etc.
5. Conclusão e Trabalhos Futuros
A estruturação da Divisor-CoDPON, da maneira como foi proposto, viabiliza tanto a
utilização e encaminhamento das mensagens para diversas aplicações como, também, a
implementação destas aplicações para qualquer plataforma ou linguagem. Isto possibilita a
criação de um grande leque de aplicações para o ambiente da rede CoDPON.
Os testes realizados em laboratório tanto das características de rede quanto da
aplicação comprovam a validade e viabilidade da utilização desse tipo de tecnologia para
prover acesso a serviços básicos a regiões isoladas tecnologicamente.
Dentre as possibilidades de trabalhos futuros, pretende-se realizar testes reais com a
aplicação proposta com informações sendo enviadas de um ponto de atendimento da Ilha
do Marajó para análise por um médico especialista na capital.
Referências
Bernardine, M., Oliveira, A. M. B. and Oliveira, L. R. (2007) "Implantação do Projeto
Nacional de Telessaúde Utilizando Redes Tolerantes a Atrasos e Desconexões". In: IV
Congresso do Conselho Brasileiro de Telemedicina e Saúde, Fortaleza.
Coutinho et al. (2011) “Work in Progress: A new proposal of data mule network focused on
Amazon riverine population”. In: ExtremeCom, Manaus.
Coutinho, M. M., Santos, I. M. dos and Matos, M. (2009) "Desenvolvimento de um
Simulador para Redes Orientadas a Plano de Deslocamento Contínuo (CoDPON-SIM)".
Revista Traços (UNAMA), v. 11, p. 83-92.
Fahramand, F., Patel, N. A., Jue, P. J., Soares, G. V. and Rodrigues J. J. (2008) "Vehicular
Wireless Burst Switching Network: Enhancing Rural Connectivity". In: GLOBECOM
Workshops, 2008 IEEE, New Orleans, LO, USA.
Medeiros, B. V. M., Salles, M. R., (2009) "Emprego de Redes Tolerantes a Atrasos e
Desconexões em Sistemas de Comunicações Militares". In: Monografias em Sistemas e
Computação n° 01/2009, IME, Rio de Janeiro, Brazil.
Oliveira Filho, S. A., Abdelnor, M. A. F., Pimentel, M. L., Jacob Jr, L. F. A., Coutinho, M.
M., (2011) "Divisor-CoDPON: Arquitetura de Software para um Ambiente de Redes
Orientadas a Plano de Deslocamento Contínuo como forma de Comunicação entre
Comunidades Remotas e Grandes Centros Urbanos". In: ENACOMP, Catalão-GO,
Brazil.
Oliveira, C. et al. (2007) “Redes Tolerantes a Atrasos e Desconexões”. In: SBRC –
Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores, Belém.